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摘 要：本文选取本钢生产的一种采用相同成分及工艺措施的低合金高强钢，统计全年的性能检验结果，通过Minitab15对数据分析，研究不同厚度规格对产品性能的影响，分析了不同厚度规格与力学性能指标间的趋势。
关键词：低合金高强钢；厚度；力学性能
前言
为了提高企业竞争力，因此需要研究钢材厚度规格对性能的影响，提高钢材性能命中率，满足客户需求。
本文选取了相同成分及工艺生产的厚度规格跨度比较大的钢种分析厚度规格对力学性能的影响。通过Minitab15进行分析比较，寻找钢材性能与厚度规格之间波动的规律，为提供性能稳定的钢材进行研究。
1 钢材的成分及工艺制度
1.1产品成分
准备分析的钢材为氧气转炉冶炼的低合金高强度钢，采用碳锰强化。成分如表1所示
表1 钢材的化学成分（质量分数） %
1.2 工艺制度
产品进精轧温度大于950℃，冷却时采用前段冷却。产品工艺制度相同，见表2
表2 分析钢材的工艺制度
2 通过Minitab15分析结果
通过Minitab15对全年性能检验结果进行统计分析，产品厚度从2.0mm-15mm，分成12种规格，分别分析了产品的屈服强度、抗拉强度均值及标准差指标与厚度规格的关系。部分数据见表3。
表3 力学性能分析结果
对上述分析数据进行折线图分析，可以更清楚的看清这种趋势。见图1、图2。
图1 屈服、抗拉强度均值折线图
图2 屈服、抗拉强度均值标准差折线图
3 结果分析与讨论
均值方面可以看出隨着钢材厚度的提高，屈服强度、抗拉强度指标均呈逐渐降低的趋势，见图1。厚度规格2.0mm相对厚度规格15mm钢材屈服强度均值高47.0Mpa，抗拉强度均值高32.7Mpa，伸长率均值高10.57%，同时可以看出屈服强度比抗拉强度对厚度变化更加敏感。
分析认为，在采用相同成分及工艺制度的前提下，应该是不同厚度规格产品晶粒度变化导致的力学性能变化，由于钢材为普通碳锰钢，不含有微合金元素铌、钛等，因此没有析出强化方式，所以主要由于晶粒度的变化导致薄厚产品力学性能指标的变化。
对不同厚度产品进行金相检验也证明，晶粒细化是力学性能均值变化的原因。其中厚度2.0mm钢材铁素体晶粒度为11.5级，14mm厚度钢材铁素体晶粒度为8.8级。
薄规格产品生产过程中在精轧阶段的变形更大，也就是再结晶后的奥氏体在未再结晶区变形量更大，奥氏体晶粒中变形带及缺陷更多，铁素体转变时有更多的形核点，提高了铁素体的形核速度。同时由于钢材厚度较薄时，轧后冷却时冷却速度更快，铁素体析出动力学增大，总体导致析出晶粒更加细小。由于形核点数量的增多，同时形核动力增加，因此在薄规格钢材冷却后，最终钢材晶粒细化。因此钢材由于铁素体晶粒细化的作用，强度指标随着厚度的增加均呈现降低的趋势。
从力学性能标准差值方面观察，随着厚度的提高，屈服强度、抗拉强度标准差指标均呈降低的趋势，产品厚度越薄，性能波动越大，从折线图上可以明显看出上述趋势。说明薄规格产品晶粒度变化较大，对终轧及卷取温度变化更加敏感，因此为了降低钢材力学性能的波动，需要提高薄规格产品的终轧及卷取温度命中率，稳定性能。
4 结论
针对由力学性能变化的分析，对稳定产品性能有很大的指导意义，同时对其它碳锰钢生产有一定的借鉴意义：
（1）随着厚度的提高，屈服强度、抗拉强度均呈降低的趋势，同时随着晶粒度变化，屈服强度比抗拉强度变化更快；
（2）不同厚度规格产品力学性能的变化主要是由于晶粒度变化导致的，晶粒越细，对强度及塑性提高的越多；
（3）薄规格产品对温度更加敏感，数据波动也更大，需要对工艺进行更加严格的控制，厚度大于10mm规格产品性能波动较小。
参考文献
[1] 王有铭等. 钢材的控制轧制和控制冷却. 北京：冶金工业出版社，2009.
[2] 朱兴元等. 金属学与热处理. 北京：中国林业出版社，2007.
作者简介：
张立龙（1982-），男，蒙古族，辽宁省沈阳市人，2005年毕业于东北大学理学院，大学本科，工程师，现就职于本钢产品研发院，主要从事车轮钢、大梁钢等的新产品研发。
关键词：低合金高强钢；厚度；力学性能
前言
为了提高企业竞争力，因此需要研究钢材厚度规格对性能的影响，提高钢材性能命中率，满足客户需求。
本文选取了相同成分及工艺生产的厚度规格跨度比较大的钢种分析厚度规格对力学性能的影响。通过Minitab15进行分析比较，寻找钢材性能与厚度规格之间波动的规律，为提供性能稳定的钢材进行研究。
1 钢材的成分及工艺制度
1.1产品成分
准备分析的钢材为氧气转炉冶炼的低合金高强度钢，采用碳锰强化。成分如表1所示
表1 钢材的化学成分（质量分数） %
1.2 工艺制度
产品进精轧温度大于950℃，冷却时采用前段冷却。产品工艺制度相同，见表2
表2 分析钢材的工艺制度
2 通过Minitab15分析结果
通过Minitab15对全年性能检验结果进行统计分析，产品厚度从2.0mm-15mm，分成12种规格，分别分析了产品的屈服强度、抗拉强度均值及标准差指标与厚度规格的关系。部分数据见表3。
表3 力学性能分析结果
对上述分析数据进行折线图分析，可以更清楚的看清这种趋势。见图1、图2。
图1 屈服、抗拉强度均值折线图
图2 屈服、抗拉强度均值标准差折线图
3 结果分析与讨论
均值方面可以看出隨着钢材厚度的提高，屈服强度、抗拉强度指标均呈逐渐降低的趋势，见图1。厚度规格2.0mm相对厚度规格15mm钢材屈服强度均值高47.0Mpa，抗拉强度均值高32.7Mpa，伸长率均值高10.57%，同时可以看出屈服强度比抗拉强度对厚度变化更加敏感。
分析认为，在采用相同成分及工艺制度的前提下，应该是不同厚度规格产品晶粒度变化导致的力学性能变化，由于钢材为普通碳锰钢，不含有微合金元素铌、钛等，因此没有析出强化方式，所以主要由于晶粒度的变化导致薄厚产品力学性能指标的变化。
对不同厚度产品进行金相检验也证明，晶粒细化是力学性能均值变化的原因。其中厚度2.0mm钢材铁素体晶粒度为11.5级，14mm厚度钢材铁素体晶粒度为8.8级。
薄规格产品生产过程中在精轧阶段的变形更大，也就是再结晶后的奥氏体在未再结晶区变形量更大，奥氏体晶粒中变形带及缺陷更多，铁素体转变时有更多的形核点，提高了铁素体的形核速度。同时由于钢材厚度较薄时，轧后冷却时冷却速度更快，铁素体析出动力学增大，总体导致析出晶粒更加细小。由于形核点数量的增多，同时形核动力增加，因此在薄规格钢材冷却后，最终钢材晶粒细化。因此钢材由于铁素体晶粒细化的作用，强度指标随着厚度的增加均呈现降低的趋势。
从力学性能标准差值方面观察，随着厚度的提高，屈服强度、抗拉强度标准差指标均呈降低的趋势，产品厚度越薄，性能波动越大，从折线图上可以明显看出上述趋势。说明薄规格产品晶粒度变化较大，对终轧及卷取温度变化更加敏感，因此为了降低钢材力学性能的波动，需要提高薄规格产品的终轧及卷取温度命中率，稳定性能。
4 结论
针对由力学性能变化的分析，对稳定产品性能有很大的指导意义，同时对其它碳锰钢生产有一定的借鉴意义：
（1）随着厚度的提高，屈服强度、抗拉强度均呈降低的趋势，同时随着晶粒度变化，屈服强度比抗拉强度变化更快；
（2）不同厚度规格产品力学性能的变化主要是由于晶粒度变化导致的，晶粒越细，对强度及塑性提高的越多；
（3）薄规格产品对温度更加敏感，数据波动也更大，需要对工艺进行更加严格的控制，厚度大于10mm规格产品性能波动较小。
参考文献
[1] 王有铭等. 钢材的控制轧制和控制冷却. 北京：冶金工业出版社，2009.
[2] 朱兴元等. 金属学与热处理. 北京：中国林业出版社，2007.
作者简介：
张立龙（1982-），男，蒙古族，辽宁省沈阳市人，2005年毕业于东北大学理学院，大学本科，工程师，现就职于本钢产品研发院，主要从事车轮钢、大梁钢等的新产品研发。